CN1107731C - 用堆垛退火技术制造冷轧阴罩钢板的方法 - Google Patents

Abstract

公开一种用于阴罩的冷轧钢板的制造方法，不添加任何昂贵的合金元素，中间的脱碳退火时间短，而且经过堆垛退火后不会出现成型缺陷。本发明的方法由以下步骤组成：制备如下成分的钢：C≤0.03%，Mn为0.10～0.20%，Al为0.01～0.05%，N≤0.004%，平衡量为Fe及其它不可避免的杂质；在910℃以上热轧；第一道次冷轧；对第一道次冷轧钢板在800～860℃脱碳处理1～5分钟，使碳含量达到0.0015%；第二道次冷轧，压下率大于35%。

Description

用堆垛退火技术制造冷轧阴罩钢板的方法

本发明涉及一种用于显像管阴罩的冷轧钢板的制造方法。更具体地说，本发明涉及一种用于显像管阴罩的冷轧钢板的制造方法，其中在制造冷轧钢板的两道次冷轧的道次间使钢板脱碳到碳含量为0.0015％，这样，无论在堆垛的哪个位置，在随后的堆垛退火中屈服点延伸率将低于4％。

一般地，显像管包括电子枪1、偏转线圈2、内屏蔽罩3、支架4、阴罩5和荧光屏6。显像管的阴罩具有选色的功能(见图1)。阴罩按下述方法制造，即：如图2所示，用光刻蚀的方法在冷轧钢板上生成许多微孔，接着进行最终脱碳，然后冲压成型。

对于阴罩来说，需用高纯度钢制造，同时将碳含量控制到一定水平是重要的。原因是，当阴极射线管制造公司进行冲压成型时，碳含量与缺陷的产生密切相关。也就是，如果由于碳含量的增加引起屈服强度的增大，随后的成型性变差。进一步讲，由于固溶碳导致拉伸应变的出现，将产生不均匀变形，其结果使得微孔(用光刻蚀方法生成的)尺寸发生变化。

美国专利4,210,843，4,609,412和4,235,752涉及的就是解决上述问题的技术。

首先，在美国专利4,210,843中使用了IF钢(无间隙原子钢)，也就是钢的含碳量极低：小于0.01wt％(以下简写为％)，并仅加入Nb，或者同时加入Nb和Ti。在这种情况下，消除了屈服点延伸。但在此方法中，使用了较为昂贵的合金元素。并且，由于这些合金元素的存在，使再结晶温度提高；同时由于析出相阻碍了晶粒长大，使得磁性能下降。

同时，在美国专利4,609,412中，阴罩的碳含量被规定在0.004％以下以提高其退磁性能。为达到这一目标，钢在制造阶段其碳含量就要控制在0.008％以下，这样在中期的脱碳退火过程中碳含量降低到0.005％。但在此方法中，中期的脱碳退火过程采用了OCA(开卷退火)方法，因此处理时间长达几天。进一步说，碳含量在冷轧阶段被控制在0.004％或0.005％的水平，在这种情况下阴极射线管制造公司采用堆垛钢板的方法进行退火，而在堆垛层中部的钢板产生了屈服点延伸(见图4)。因此，如果要阻止成型缺陷的形成，必须让相应的钢板经过辊式钢板压平机加工。

另外，在美国专利4,235,752中，提出了不同的方法。其中，起始碳含量被控制在0.01％，阴极射线管制造公司在650～850℃进行最终脱碳退火。但在此方法中，碳含量的降低强烈地依赖于阴极射线管制造公司。所以，如同上述专利一样，堆放在中部的钢板易于产生成型缺陷。因此，同样存在在冲压成型之前必须进行用辊式压平机加工的不足。

本发明的目的是要克服以上所描述的传统技术的不足之处。

因此，本发明的目的是提供一种制造用于阴罩的冷轧钢板的方法。其中，钢中不添加昂贵的合金元素，中期脱碳退火时间短，并且尽管如此，经过随后堆垛退火处理之后不出现成型缺陷。

为达到以上目的，按照本发明制造用于阴罩的冷轧钢板的方法包括以下步骤：制备如下成分的钢(以重量百分数计)：C为0.003％或更少，Mn为0.10～0.20％，Al为0.01～0.05％，N为0.004％或更少，平衡量为Fe及其它不可避免的杂质；对上述钢在910℃以上进行热轧，然后进行第一道次冷轧产生第一道次冷轧钢板；对第一道次冷轧钢板进行脱碳处理使碳含量降到0.0015％，产生脱碳钢板；对脱碳钢板进行第二道次冷轧，压下率大于35％。

参照以下附图并通过对具体实施例的详细描述，本发明的以上目的和其它优点将会更明显地体现出来。附图中：

图1是显像管的构造图；

图2是用于阴罩的冷轧钢板的制造过程及后续处理过程；

图3是用于阴罩的冷轧钢板堆垛退火的例子，其中，标号7指12层，标号8指通气材料，标号9指13层，标号10指通气材料；

图4是堆垛退火(传统技术)中屈服点延伸率与堆垛位置的关系图；

图5是屈服点延伸率与脱碳退火条件的关系图；

图6是拉伸强度与冷轧压下率的关系图；

图7是堆垛退火(本发明)中屈服点延伸率与堆垛位置的关系图。

如果阴极射线管制造公司对用于阴罩的冷轧钢板进行脱碳退火，堆放在中部的钢板将由于屈服点延伸的产生出现成型缺陷，因此就需要用辊式压平机加工。

本发明解决了上述问题。所以，按照本发明制造用于阴罩的冷轧钢板的方法包括以下步骤：制备如下成分的钢(以重量百分数计)：C为0.003％或更少，Mn为0.10～0.20％，Al为0.01～0.05％，N为0.004％或更少，平衡量为Fe及其它不可避免的杂质；对上述钢在910℃以上热轧，然后进行第一道次冷轧产生第一道次冷轧钢板；对第一道次冷轧钢板在800～860℃脱碳处理1～5分钟，使碳含量降到0.0015％，产生脱碳钢板；对脱碳钢板进行第二道次冷轧，压下率大于35％。

也就是说，用于阴罩的第一道次冷轧钢板在连续退火脱碳设备中进行脱碳，这样，钢板的碳含量被控制在0.0015％或更少。准确地说，在初始的钢锭中碳含量应得到适当控制。接着在两道次冷轧的工序之间进行脱碳退火时，碳含量被控制在0.0015％或更少。这样，不需要添加昂贵的合金元素，在短时间的脱碳退火时屈服点延伸率控制在4％或4％以下。换句话说，如果屈服点延伸率控制在4％或4％以下，即使阴极射线管制造商进行堆垛退火，也能避免传统的成型缺陷。

在如上所述的本发明中，不出现屈服点延伸的碳含量被限制在0.0015％或0.0015％以下。这里的碳含量指的是总碳量。一般地，钢中存在的碳可分为两类，即固溶碳和以碳化物形式析出的碳。在上述两类碳中，碳以碳化物形式的析出不能对屈服点延伸产生任何影响，而固溶碳将对屈服点延伸产生直接影响。随固溶碳含量的增加，屈服点延伸率增大很快。

人们熟知，一般地，如果要彻底消除屈服点延伸，固溶碳含量要等于或小于0.0003％。按照这个线索，本发明者发现了以下事实，即：在适当的退火条件下对第一道次冷轧钢板脱碳，在短时间内总碳量可控制在0.0015％，这样，通过降低固溶碳含量，屈服点延伸率可以达到4％或4％以下。

现在描述本发明的钢锭中的各个组成元素。

碳(C)是最重要的元素，它的含量应保持在0.003％。初始碳含量控制在这样一个水平的原因如下，即：以目前钢的制造技术，目标碳含量仅能达到0.0015％。并且以目前钢的制造技术，在不明显增加制造成本的前提下，碳的含量很难达到0.002～0.003％，从而确保短时间脱碳退火达到0.0015％的目标碳含量。当然，如果在制备钢锭阶段，碳的含量就达到0.0015％，用于阴罩的钢板也可以不需要中间的脱碳退火处理而制造出来。然而，在这种情况下，钢锭的制造成本太高。

添加锰(Mn)是为防止硫引起的钢的热脆性，而硫是钢中不可避免的元素。如果Mn含量太低，不管怎样热脆性都存在。另一方面，如果Mn含量过高，钢的强度将增加，但成型性变差。因此，本发明中Mn的含量限制在0.10～0.20％。

添加铝(Al)有两个目的：一个是脱除钢中的氧以防止凝固过程中非金属夹杂物的形成。另一个是以AlN的形式固定钢中的氮，从而防止由于固溶氮引起的屈服点延伸。因而，加入铝的量也应适当。即，如果铝的含量过低，不能实现以上描述的添加目的。另一方面，如果铝的含量过高，钢的强度将增加，发黑处理变难。因此，Al的含量控制在0.01～0.05％。

所有的N都按以上描述以AlN的形式固定下来。但实际上，如果N含量过高，相应地Al的含量也要高。因此，利用真空脱气设备使N含量控制在0.004％或0.004％以下。

现在将描述制造用于阴罩的冷轧钢板的方法。

用连铸工艺或铸锭工艺将上述成分的钢成形为钢锭，然后把钢锭热轧成钢板。在这种条件下，热轧需在高于910℃的温度下完成，其原因如下：如果热轧温度低于Ar₃转变温度，由于相变产生铁素体，导致轧制过程中形状和厚度难以控制。

热轧后，热轧钢板被卷取，卷取温度没有具体限定。按传统技术，有限定卷取温度的情况，这是为了使Al和N结合在一起。但本发明中，中间脱碳退火温度高达800～860℃，因此，生成AlN的反应很快地与脱碳反应一起同时发生。所以，尽管未对卷取温度进行限定，但所有的N都被固定在析出相中。

接着，卷取的热轧钢板经过酸洗进行第一道次冷轧，然后在连续脱碳热处理设备中进行中间脱碳退火。中间脱碳退火之前进行第一道次冷轧的原因如下，即：首先在冷轧到最终厚度之前必须确定合理的第二道次压下率。其次如果钢中的碳能在短时间的脱碳退火中去除，钢板的厚度可以轧到一个适当薄的厚度。

本发明中，脱碳退火优选在800～860℃的温度进行，其原因如下，即：如果温度低于800℃，脱碳反应速度太低，因此，不能在短时间内达到0.0015％或低于0.0015％的碳含量。另一方面，如果温度高于860℃，不但连续热处理设备中的压强控制难，而且会发生向高C固溶度的奥氏体的逆转变，从而减慢脱碳速度，这是不希望出现的。

另外，本发明中，脱碳退火必须进行1～5分钟，其原因如下，即：如果脱碳退火时间不足1分钟，脱碳反应不充分。另一方面，如果超过5分钟，尽管对脱碳反应没有问题，但5分钟后时间延长效应没有了，因此这样做不经济。

脱碳退火后，进行第二道次冷轧。在这种情况下，冷轧压下率应适当。优选的压下率是35％或更大，其原因如下，即：当用刻蚀法打孔时，强度需达到一定水平。按照本发明者的研究，钢板的拉伸强度应达到540MPa或更高以便进行打孔。为满足这个条件，压下率必须达到35％或更大。也就是，只有当钢板的拉伸强度达到540MPa或更高，钢板才能经受住光刻蚀线的拉应力，才能避免划痕产生或类似的问题。但是，如果压下率过高，最终退火后晶粒变得很细小，导致磁性能恶化。因此，压下率为35～70％比较合适。

下面将用具体例子来描述本发明。例1

如图2所示制造的冷轧钢板(传统材料)的成分见表1，冷轧钢板上有很多孔(阴极射线管制造公司用光刻蚀法生成的)，这些钢板按图3所示的方法堆垛起来，进行脱碳退火。然后，测试不同堆垛位置钢板的屈服点延伸率，其结果示于图4。其中，图3中的通气材料是为了使脱碳气体顺利通过。

                            表1

化学成分(wt％)
							C	Si	Mn	P	S	Al	Fe
0.0024	0.004	0.15	0.012	0.006	0.041	平衡量

从图4中可以看出，当碳含量为0.0024％的冷轧钢板进行堆垛退火时，堆垛层的上部、下部及通气材料附近的钢板由于与脱碳气氛接触良好而不出现屈服点延伸。但其余的钢板，屈服点延伸率高达14％。这样，当屈服点延伸率大于4％时即出现由于非均匀变形引起的成型缺陷。为了防止这种现象的发生，钢板需用辊式压平机加工。例2

具有表1所示成分的钢经过冷轧，其中第一道次冷轧后厚度达0.5mm。接着在脱碳气氛中热处理此钢板，热处理过程中改变退火时间和退火温度。然后按拉伸试验的方法检测上述钢板的屈服点延伸率，结果示于图5。

从图5中可以看出，在800～860℃脱碳1分钟或稍长时间，屈服点延伸率为4％或小于4％。与之相比，在780℃退火1～5分钟屈服点延伸率不能达到4％或小于4％的水平。当退火温度为740℃和700℃时，不管退火时间多长，屈服点延伸率都很高。

在图5中，对本发明的测试样检测其总碳量时，测试样的总碳量为0.0007～0.0015％。当用内摩擦法测量固溶碳含量时，根本检测不到固溶碳。然而，当对700℃、740℃和780℃测试样检测总碳量时，其总碳量分别为0.0020～0.0024％、0.0016～0.0018％和0.0013～0.0017％。

这样，通过控制脱碳退火过程使总碳量降到0.0015％或更少，屈服点延伸率会达到4％或小于4％。例3

为了确定在钢锭的初期阶段碳含量的影响，设计了如表2所示成分的钢。然后进行冷轧使钢板厚度达0.5mm，接着在840℃脱碳退火处理2分钟，再检测屈服点延伸率，测试结果列于下面的表2中。

                                       表2

化学成分(wt％)				脱碳后屈服点延伸率(％)	备注
						C	Mn	Si	Al
0.0026	0.15	0.003	0.04							0.3	本发明钢
				0.0035	0.12	0.002	0.04	4.8	对比钢
0.0074	0.16	0.002	0.03							8.6	对比钢
				0.120	0.18	0.004	0.02	7.5	对比钢

从上面的表2中可以看出，在本发明钢的初始碳含量为0.0026％的情况下，屈服点延伸率为0.3％，因此足够达到目标水平。对比之下，在对比钢的初始碳含量高于0.003％的情况下，尽管也在给定的时间内进行了脱碳，但屈服点延伸率仍超过了4％。当然，即使初始碳含量高于对比钢，如果长时间脱碳退火，最终碳含量也能达到0.0015％或更少。这种情况下需要长时间退火，因此是不经济的。例4

为了确定脱碳后第二道次冷轧的压下率，如表2所示的本发明钢经第一道次冷轧后，接着在830℃脱碳退火处理1.5分钟，然后对每张退火后的钢板进行不同压下率的第二道次冷轧。最后检测第二道次冷轧钢板的拉伸强度，结果示于图6。

从图6中可以看出，在35％的压下率附近，拉伸强度达540MPa，并且随压下率的增加，拉伸强度增大。但是，随第二道次压下率的增大，晶粒尺寸减小，这是一个矛盾之处。更进一步，如果考虑到第二道次冷轧轧机的能力，压下率的合适范围为35～70％。例5

表2中本发明的钢冷轧后，同样的钢板都在830℃脱碳退火处理1.5分钟。脱碳后的钢板进行压下率为57％的第二道次冷轧，接着按图3的方式堆垛，然后再退火。最后检测屈服点延伸率，结果示于图7。

如图7所示，无论堆放在什么位置的钢板，其屈服点延伸率为2％或更小，因此不会出现任何成型缺陷。

按照如上所述的本发明，第一道次冷轧阴罩钢板在适当的条件下脱碳处理以控制碳含量到0.0015％或更小。因此，当阴极射线管制造公司堆垛退火时，不再需要辊式压平机加工，从而降低了成本。并且，在制造过程中脱碳退火时间短，尽管如此，也能保证产品的目标质量，同时提高了制造效率。

Claims (2)

1.一种制造冷轧阴罩钢板的方法，包括以下步骤：

制备钢，成分(以重量百分数计)为：C为0.003％或更少，Mn为0.10～0.20％，Al为0.01～0.05％，N为0.004％或更少，平衡量为Fe及其它不可避免的杂质；

对上述钢在910℃以上进行热轧，然后进行第一道次冷轧产生第一道次冷轧钢板；

对第一道次冷轧钢板在800～860℃脱碳退火处理1～5分钟，使碳含量降到0.0015％，产生脱碳钢板；

对脱碳钢板进行第二道次冷轧，压下率大于35％。

2.如权利要求书1所述方法，其特征在于，第二道次冷轧时的压下率为35～70％。

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